Καταργείται το «εμβόλιμο δευτερόλεπτο»; Τι είναι και πώς μπορεί να αλλάξει για πάντα τη μέτρηση του χρόνου

Όταν ο ήλιος φτάνει στο υψηλότερο σημείο του πάνω από τη γραμμή του μεσημβρινού, η οποία εκτείνεται από τον Βορρά προς τον Νότο και διέρχεται από το Βασιλικό Αστεροσκοπείο του Γκρίνουιτς στο Λονδίνο, το οποίο μετρά 351 χρόνια ιστορίας, είναι μεσημέρι σύμφωνα τον Μέσο Χρόνο Γκρίνουιτς (GMT). Πρόκειται για ένα απτό, φυσικό σημείο αναφοράς που συνέβαλε στη διαμόρφωση του παγκόσμιου συστήματος ζωνών ώρας.

Η μέτρηση του χρόνου βασιζόταν ανέκαθεν στην περιστροφή της Γης και στη θέση του ήλιου ή της σελήνης στον ουρανό. Πριν από την ίδρυση αστεροσκοπείων όπως εκείνο του Γκρίνουιτς, οι άνθρωποι χρησιμοποιούσαν ηλιακά ρολόγια, τα οποία λειτουργούσαν ουσιαστικά με έναν πάσσαλο τοποθετημένο στο έδαφος, που έριχνε σκιά καθώς ο ήλιος κινούνταν στον ουρανό. Ωστόσο, αυτή η αρχαία σύνδεση ανάμεσα στη Γη και τα σημερινά ρολόγια φαίνεται πως οδεύει προς το τέλος της.

Σύμφωνα με το CNN, οι διεθνείς οργανισμοί που είναι αρμόδιοι για τη μέτρηση του χρόνου αναμένεται να ψηφίσουν την Πέμπτη (15/10) επί μιας πρότασης για την κατάργηση του λεγόμενου εμβόλιμου δευτερολέπτου (leap second). Πρόκειται για μια απειροελάχιστη, αλλά κατά πολλούς σημαντική, σύνδεση ανάμεσα στην περιστροφή της Γης και το παγκόσμιο πρότυπο ώρας, το οποίο χρησιμοποιείται σε κρίσιμες υποδομές, όπως οι τηλεπικοινωνίες, τα δίκτυα ηλεκτρικής ενέργειας και τα υπολογιστικά συστήματα.

Το εμβόλιμο δευτερόλεπτο έχει προστεθεί στα παγκόσμια ρολόγια 27 φορές από το 1972, επιτρέποντας ουσιαστικά σε δύο διαφορετικά συστήματα μέτρησης του χρόνου να παραμένουν συγχρονισμένα: τον αστρονομικό χρόνο, ο οποίος βασίζεται εδώ και αιώνες στην περιστροφή της Γης και μετριέται από τα αστεροσκοπεία, και τον Συντονισμένο Παγκόσμιο Χρόνο (UTC), το διεθνές πρότυπο που καθορίζεται από εξαιρετικά ακριβή ατομικά ρολόγια, τα οποία αναπτύχθηκαν για πρώτη φορά τη δεκαετία του 1950. Αυτά τα υπερσύγχρονα εργαστηριακά ρολόγια βασίζονται στην καταγραφή των φυσικών ταλαντώσεων των ατόμων, οι οποίες λειτουργούν ως εξαιρετικά σταθεροί παλμοί μέτρησης του χρόνου.

Τα δύο συστήματα μέτρησης της ώρας αποκλίνουν επειδή η Γη δεν περιστρέφεται με σταθερή ταχύτητα, αλλά παρουσιάζει διακυμάνσεις στην περιστροφή της, γεγονός που την καθιστά ένα «κάκιστο» ρολόι, όπως εξήγησε ο Τζεφ Σέρμαν, επικεφαλής ομάδας στο Τμήμα Χρόνου και Συχνότητας του Εθνικού Ινστιτούτου Προτύπων και Τεχνολογίας (NIST) στο Μπόλντερ του Κολοράντο.

Οι διακυμάνσεις αυτές οφείλονται σε διάφορους παράγοντες, όπως η βαρυτική έλξη της Σελήνης, οι μεταβολές στο εσωτερικό του πυρήνα του πλανήτη και η μετακίνηση του νερού και των πάγων στην επιφάνεια της Γης. Το φαινόμενο εντείνεται λόγω της τήξης των πολικών πάγων εξαιτίας της κλιματικής κρίσης.

«Πρέπει να επιλέξουμε αν το σημαντικότερο είναι η αίσθηση του χρόνου που μας δίνουν τα αντικείμενα στον ουρανό ακριβώς από πάνω μας, για παράδειγμα στο γεωγραφικό μήκος του Γκρίνουιτς», ανέφερε ο Σέρμαν, αναφερόμενος στον μεσημβρινό του Γκρίνουιτς, ο οποίος αντιστοιχεί στις μηδέν μοίρες γεωγραφικού μήκους. «Ή αν θα επιλέξουμε να ακολουθούμε αυτό που θεωρούμε πιο σταθερό: τα εργαστηριακά, ανθρωπογενή ρολόγια», πρόσθεσε.

Τα εμβόλιμα δευτερόλεπτα αποτέλεσαν τον συμβιβασμό ανάμεσα στα δύο συστήματα μέτρησης του χρόνου. Οι περισσότεροι άνθρωποι δεν αντιλαμβάνονται ποτέ την προσθήκη τους, σε αντίθεση με το δίσεκτο έτος, κατά το οποίο προστίθεται μία επιπλέον ημέρα στον Φεβρουάριο κάθε τέσσερα χρόνια, ώστε να καλυφθεί η διαφορά ανάμεσα στο Γρηγοριανό ημερολόγιο, που χρησιμοποιείται στο μεγαλύτερο μέρος του κόσμου, και στον χρόνο που χρειάζεται η Γη για να ολοκληρώσει μία περιφορά γύρω από τον ήλιο.

Ωστόσο, η προσθήκη εμβόλιμων δευτερολέπτων, η οποία πραγματοποιείται σε ακανόνιστα χρονικά διαστήματα και ανακοινώνεται μόλις έξι μήνες νωρίτερα, δημιουργεί προβλήματα στους διαχειριστές διακομιστών δεδομένων, στα συστήματα χρηματοοικονομικών συναλλαγών υψηλής συχνότητας και σε άλλες υποδομές που βασίζονται στην ακριβή μέτρηση του χρόνου για την ομαλή λειτουργία τους.

Η προσθήκη ενός επιπλέον δευτερολέπτου προκάλεσε διακοπές λειτουργίας στις πλατφόρμες Reddit και LinkedIn, καθώς και στο σύστημα κρατήσεων της αεροπορικής εταιρείας Qantas το 2012. Όταν προστέθηκε το πιο πρόσφατο εμβόλιμο δευτερόλεπτο, στα τέλη του 2016, πελάτες της εταιρείας υπηρεσιών υπολογιστικού νέφους Cloudflare αντιμετώπισαν προσωρινές διακοπές ή καθυστερήσεις, καθώς οι διακομιστές της δεν διαχειρίστηκαν σωστά την εισαγωγή του επιπλέον δευτερολέπτου.

Μεγάλες εταιρείες τεχνολογίας, όπως η Meta, έχουν ζητήσει την κατάργηση του μέτρου, χαρακτηρίζοντας το εμβόλιμο δευτερόλεπτο «σημαντική πηγή προβλημάτων».

Γιατί εξετάζεται η κατάργηση του εμβόλιμου δευτερολέπτου

Τα 69 κράτη-μέλη του Διεθνούς Γραφείου Μέτρων και Σταθμών, ενός διακυβερνητικού οργανισμού που καθορίζει τα διεθνή πρότυπα μετρήσεων, θα συναντηθούν αυτή την εβδομάδα στις Βερσαλλίες, κοντά στο Παρίσι. Ο οργανισμός, που είναι γνωστός από τα γαλλικά αρχικά του ως BIPM, θα ψηφίσει επί ψηφίσματος για την κατάργηση του εμβόλιμου δευτερολέπτου, μια αλλαγή που θα τεθεί σε ισχύ τον Μάιο του 2027. Για να εγκριθεί η πρόταση, απαιτείται η υποστήριξη της πλειοψηφίας, σύμφωνα με την Πατρίτσια Ταβέλα, διευθύντρια του τμήματος χρόνου του BIPM.

Όπως εξήγησε η Ταβέλα, όταν εισήχθη για πρώτη φορά ο ατομικός χρόνος, θεωρήθηκε σημαντικό να παραμείνει συνδεδεμένος με τον αστρονομικό χρόνο, καθώς τα συστήματα πλοήγησης εξακολουθούσαν να βασίζονται στις παραδοσιακές μεθόδους παρατήρησης των ουράνιων σωμάτων και μέτρησης του χρόνου. Ωστόσο, με την εμφάνιση του συστήματος GPS, αυτό έπαψε να είναι απαραίτητο. «Αυτή η διόρθωση του χρόνου έχει εξελιχθεί σε σοβαρό πρόβλημα για τις σύγχρονες εφαρμογές», σημείωσε.

Τα κράτη-μέλη του BIPM συζητούν τη μετάβαση σε αυτό που η Ταβέλα αποκάλεσε «Συνεχή Συντονισμένο Παγκόσμιο Χρόνο» εδώ και περισσότερα από 20 χρόνια. Στην τελευταία συνάντηση του οργανισμού, το 2022, οι χώρες-μέλη ψήφισαν υπέρ ενός ψηφίσματος που προέβλεπε την εκπόνηση σχεδίου για τη σταδιακή κατάργηση του εμβόλιμου δευτερολέπτου έως το 2035 ή νωρίτερα.

Στο παρελθόν, ορισμένες χώρες, μεταξύ των οποίων η Ρωσία και το Ηνωμένο Βασίλειο, είχαν εκφράσει αντιρρήσεις για την κατάργησή του, σύμφωνα με την Ταβέλα. Η αντίθεση της Ρωσίας το 2022 οφειλόταν στο γεγονός ότι το δικό της παγκόσμιο δορυφορικό σύστημα πλοήγησης, το GLONASS, ενσωματώνει τα εμβόλιμα δευτερόλεπτα, σε αντίθεση με άλλα συστήματα, όπως το αμερικανικό GPS και το ευρωπαϊκό Galileo.

Το Ηνωμένο Βασίλειο είχε αντιταχθεί αρχικά στην κατάργηση του μέτρου λόγω της ιστορικής και πολιτισμικής σημασίας του Γκρίνουιτς για την εξέλιξη της μέτρησης του χρόνου. Ωστόσο, σύμφωνα με την Ταβέλα, η στάση της χώρας έχει πλέον αλλάξει.

Η συζήτηση για τη μέτρηση του χρόνου γίνεται πιο επείγουσα

Από την τελευταία συνάντηση των αρμόδιων διεθνών οργανισμών το 2022, η συζήτηση για την κατάργηση του εμβόλιμου δευτερολέπτου έχει αποκτήσει μεγαλύτερη επείγουσα διάσταση, καθώς πλησιάζει η πιθανότητα ενός πρωτοφανούς φαινομένου: να χρειαστεί σύντομα να αφαιρεθεί ένα δευτερόλεπτο αντί να προστεθεί. Η διαδικασία αυτή είναι γνωστή ως αρνητικό εμβόλιμο δευτερόλεπτο.

Η μακροπρόθεσμη τάση δείχνει ότι η περιστροφή της Γης επιβραδύνεται. Ωστόσο, σε βραχυπρόθεσμο επίπεδο φαίνεται να επιταχύνεται, γεγονός που ενδέχεται να καταστήσει αναγκαία την αφαίρεση ενός δευτερολέπτου από τον Συντονισμένο Παγκόσμιο Χρόνο, προκειμένου να παραμείνουν συγχρονισμένοι ο αστρονομικός και ο ατομικός χρόνος.

Έκθεση του 2025 από τη Διεθνή Υπηρεσία Περιστροφής της Γης και Συστημάτων Αναφοράς (IERS), έναν οργανισμό με έδρα τη Φρανκφούρτη της Γερμανίας που παρακολουθεί την περιστροφή του πλανήτη, εκτίμησε ότι η πιθανότητα να χρειαστεί αρνητικό εμβόλιμο δευτερόλεπτο θα αυξηθεί σημαντικά τα επόμενα χρόνια. Σύμφωνα με το BIPM, η πιθανότητα αυτή θα μπορούσε να φτάσει το 30% έως το 2035.

Η αφαίρεση ενός δευτερολέπτου δεν έχει επιχειρηθεί ποτέ στο παρελθόν και θα μπορούσε να προκαλέσει σοβαρές δυσλειτουργίες στον σημερινό ψηφιακό κόσμο, όπου οι δραστηριότητες καταγράφονται με ακριβείς χρονικές σημάνσεις.

Το BIPM έχει προειδοποιήσει ότι οι διαχειριστές κρίσιμων υποδομών είναι «σε μεγάλο βαθμό απροετοίμαστοι» για μια τέτοια εξέλιξη. «Η προετοιμασία θα απαιτούσε από τις βιομηχανίες - οι οποίες βασίζονται στον συγχρονισμό του χρόνου - χρηματοοικονομικές επενδύσεις, το ύψος των οποίων εκτιμάται ότι θα είναι αντίστοιχο με εκείνες που χρειάστηκαν για την προετοιμασία απέναντι στο πρόβλημα του 2000», ανέφερε ο οργανισμός, παραπέμποντας στο λεγόμενο σφάλμα Y2K. Τότε, υπήρχαν φόβοι ότι ένα πρόβλημα στον τρόπο καταγραφής των ημερομηνιών από τους υπολογιστές θα προκαλούσε σοβαρές συστημικές δυσλειτουργίες μετά τις 31 Δεκεμβρίου 1999.

Ωστόσο, δεν συμφωνούν όλοι ότι η κατάργηση του εμβόλιμου δευτερολέπτου είναι απαραίτητη. Ο Μάρεκ Ζιμπάρτ, καθηγητής Διαστημικής Γεωδαισίας στο University College London, εκτιμά ότι οι τεχνικές δυσκολίες που σχετίζονται με την ενσωμάτωση των εμβόλιμων δευτερολέπτων στα ψηφιακά συστήματα, είτε πρόκειται για θετικά είτε για αρνητικά, παρουσιάζονται ως μεγαλύτερες από ό,τι είναι στην πραγματικότητα. Ο ίδιος υποστηρίζει ότι είναι σημαντικό να διατηρηθεί η σύνδεση της βασικής παγκόσμιας κλίμακας χρόνου με την περιστροφή της Γης.

«Έχουμε ήδη ένα σύστημα που χρησιμοποιεί εμβόλιμα δευτερόλεπτα. Λειτουργεί. Διατηρεί την κλίμακα χρόνου που χρησιμοποιούμε όλοι στην καθημερινότητά μας», δήλωσε ο Ζιμπάρτ. «Αν καταργηθεί το εμβόλιμο δευτερόλεπτο, πολλά πράγματα θα πρέπει να αλλάξουν. Οι άνθρωποι θα χρειαστεί να ελέγξουν το λογισμικό τους, να το επανασχεδιάσουν και να διορθώσουν τα προβλήματα», πρόσθεσε.

Ο ίδιος υπογράμμισε επίσης ότι η διατήρηση μιας κλίμακας χρόνου που συνδέεται με την περιστροφή της Γης προσφέρει και μια αίσθηση πνευματικής συνέχειας. «Υπάρχει μια εγγενής σχέση ανάμεσα στην περιστροφή και τον χρόνο για τον άνθρωπο. Συνδέεται με την ίδια μας τη φύση ως ζωντανών οργανισμών. Καθοριζόμαστε από την περιοδικότητα της ανατολής και της δύσης του ήλιου», ανέφερε.

Το ενδεχόμενο της «εμβόλιμης ώρας»

Αντί να χρειάζεται να διαχειρίζεται θετικά και αρνητικά εμβόλιμα δευτερόλεπτα, το ψήφισμα του BIPM προτείνει ουσιαστικά να επιτραπεί στον ατομικό χρόνο να αποκλίνει σταδιακά από τον αστρονομικό. Με αυτόν τον τρόπο, η επίσημη μέτρηση του χρόνου θα καταστεί ανεξάρτητη από την περιστροφή της Γης και δεν θα χρειαστεί να προστεθεί ξανά εμβόλιμο δευτερόλεπτο στα ρολόγια.

Η πρόταση προβλέπει, ωστόσο, ότι η μέγιστη διαφορά ανάμεσα στον ατομικό και τον αστρονομικό χρόνο δεν θα πρέπει να ξεπεράσει τα 3.600 δευτερόλεπτα, δηλαδή τη μία ώρα. Σύμφωνα με την Ταβέλα του BIPM, θα χρειάζονταν περισσότερα από 3.000 χρόνια για να δημιουργηθεί μια τόσο μεγάλη απόκλιση.

Με αυτόν τον τρόπο, το πρόβλημα μεταφέρεται ουσιαστικά στις επόμενες γενιές, οι οποίες θα κληθούν να αποφασίσουν αν θα χρειαστεί να προχωρήσουν σε μια «εμβόλιμη ώρα», όπως ανέφερε η Λουίζ Ντέβοϊ, ανώτερη επιμελήτρια του Βασιλικού Αστεροσκοπείου του Γκρίνουιτς.

Μέχρι τότε, η μέτρηση του χρόνου ενδέχεται να έχει αλλάξει δραστικά. Ίσως τα σημερινά ατομικά ρολόγια, τα οποία βασίζονται στις σταθερές ταλαντώσεις των ατόμων καισίου, να φαίνονται κάποτε τόσο παρωχημένα όσο τα ηλιακά ρολόγια. «Δεν μπορώ να φανταστώ ότι θα αλλάξουμε το σύστημα σε τέτοιο βαθμό ώστε να γίνει αισθητό στην καθημερινή μας ζωή. Θα εξακολουθήσουμε να έχουμε τις καθημερινές μας συνήθειες, τον φυσικό κιρκάδιο ρυθμό μας και την ανάγκη μας για το φως της ημέρας», δήλωσε η Ντέβοϊ.

Για τους περισσότερους ανθρώπους, συμπεριλαμβανομένης της ίδιας, η κατάργηση του εμβόλιμου δευτερολέπτου θα αποτελέσει μια αλλαγή που θα συντελεστεί στο παρασκήνιο, χωρίς ουσιαστική επίδραση στην καθημερινότητα. «Είναι απλώς ο τρόπος με τον οποίο έχει αλλάξει η ζωή μας. Εξαρτόμαστε πλέον τόσο πολύ από την τεχνολογία», κατέληξε.